精神分裂癥（Schizophrenia）是一種重性精神疾病，患者在聽覺信息處理與聽覺學(xué)習(xí)方面存在障礙，這限制了他們在定向感覺和認知訓(xùn)練中的功能恢復(fù)。對精神分裂癥的遺傳學(xué)研究表明突觸蛋白網(wǎng)絡(luò)參與了疾病的病理過程，但這些網(wǎng)絡(luò)中的分子病理特征及其對突觸和回路缺陷的影響仍不清楚，而突觸和回路缺陷被認為是精神分裂癥癥狀的基礎(chǔ)。
2019年10月23日，國際著名醫(yī)學(xué)期刊JAMA Psychiatry在線發(fā)表了題為“Synaptic Proteome Alterations in the Primary Auditory Cortex of Individuals With Schizophrenia”的文章，來自匹茲堡大學(xué)的研究人員運用蛋白組學(xué)方法為研究突觸損傷的上游驅(qū)動因素及其對特定皮層細胞和回路的影響提供了路線圖。
許多研究已經(jīng)證明了局部突觸蛋白運輸、翻譯和降解在脊柱形成和可塑性中的重要作用。這種局部蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)被認為是皮層信息處理和新學(xué)習(xí)所必需的快速突觸形成和可塑性所必需的。因此，研究人員假設(shè)精神分裂癥患者的突觸蛋白水平發(fā)生了改變，這些突觸的改變與整個灰質(zhì)的蛋白改變是不同的，并通過靶向蛋白組學(xué)的方法對精神分裂患者做了蛋白組學(xué)分析。
研究人員對48名精神分裂癥患者和48名對照組(兩組的平均年齡為48歲)的突觸小體和灰質(zhì)蛋白表達水平做了質(zhì)譜分析，每組包括35名男性(73%)和13名女性(27%)。研究人員用蔗糖密度梯度離心法得到了總灰質(zhì)勻漿和突觸小體樣本（樣本策略），通過靶向質(zhì)譜分析的方法對多于350種選定的蛋白進行定量分析（組學(xué)方法），具體方法如圖。
樣本質(zhì)譜分析流程圖
隨后研究人員對灰質(zhì)勻漿和突觸小體蛋白組表達變化展開分析。質(zhì)譜結(jié)果揭示，灰質(zhì)勻漿402個蛋白中的55個蛋白以及突觸小體155個蛋白中的64個蛋白的表達水平在火山圖中呈現(xiàn)出了顯著的差異性變化。并且突觸小體中發(fā)生變化的64個蛋白，只有26個蛋白可以用灰質(zhì)勻漿中共同發(fā)生表達水平變化的蛋白予以解釋。
灰質(zhì)勻漿和突觸小體蛋白組表達變化分析
對灰質(zhì)勻漿和突觸小體蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)變化分析表明：灰質(zhì)勻漿蛋白質(zhì)組分成3個相互關(guān)聯(lián)的模塊，富集的蛋白同細胞核、線粒體、蛋白質(zhì)運輸和細胞骨架相關(guān)。突觸小體蛋白質(zhì)組分為3個不同的模塊，這些模塊與線粒體和突觸后膜、激酶和細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、跨膜及離子運輸有關(guān)。線粒體和突觸后膜模塊的蛋白含量在精神分裂癥和對照組之間存在差異。
灰質(zhì)勻漿和突觸小體蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)變化分析
綜上所述，研究人員發(fā)現(xiàn)了精神分裂癥患者A1突觸蛋白組改變的有力證據(jù)，其中一些變化似乎是由組織范圍內(nèi)的變化所驅(qū)動的，而另一些變化似乎是突觸所獨有的。這些發(fā)現(xiàn)為今后研究突觸損傷的上游驅(qū)動因素及其對特定皮層細胞和回路的影響提供了有力數(shù)據(jù)。此篇研究也進一步表明了蛋白組學(xué)在生物科學(xué)領(lǐng)域研究中的重要意義。
參考文獻：Matthew L, et al., 2019, Synaptic Proteome Alterations in the Primary Auditory Cortex of Individuals With Schizophrenia. JAMA Psychiatry.
原創(chuàng)： Dr.Proteomics 精準醫(yī)學(xué)與蛋白組學(xué)
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